(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のリニアモータ駆動装置はＰＷＭ制御方式あるいはリニア制御方式のどちらかであった。ＰＷＭ制御は、エネルギー変換効率は良いが、電流波形歪み等により速度リップル／推力リップルの原因となる。リニア制御は、電流制御特性は良好で、低速度リップル／低推力リップルであり、安定動作が可能であるが、損失が大きくエネルギー変換効率が悪い。これらの課題を解決し、高効率と速度リップル／推力リップルの極小化を両立させるリニアモータ駆動装置を提供する。【解決手段】ＰＷＭ駆動用巻線３と中性点出力を備えたリニア駆動用巻線４の２巻線を持つリニアモータ２を、低速度リップル／低推力リップルが必要な一定速度時は、リニア制御でリニア駆動用巻線のみを駆動し、加減速時の大推力が必要な場合は、リニア制御に加えＰＷＭ制御でＰＷＭ駆動用巻線を並列駆動させることによって、高効率と速度リップル／推力リップルの極小化を両立させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアモータ駆動装置に於いて、ＰＷＭ駆動用巻線と中性点出力を備えたリニア駆動用巻線の２巻線を持つリニアモータをエネルギー変換効率の良いＰＷＭ制御と電流波形歪みが小さく低速度リップル／低推力リップルのリニア制御を並列駆動することによって高効率と速度リップル／推力リップルの極小化を両立させることを特長とするリニアモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体や液晶の製造、検査装置等の高精度位置決めや高速度安定性が要求される産業機械の駆動源として使用されるリニアモータに於いて、ＰＷＭ制御とリニア制御を並列駆動することによって高効率と速度リップル／推力リップルの極小化を両立させることを目的としたリニアモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＰＷＭ制御方式のリニアモータ駆動装置は、電流指令（推力指令）をＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のパワー素子をＰＷＭ制御でスイッチングさせリニアモータへ駆動電流を供給するが、ＰＷＭ制御は、エネルギー変換効率は良いが、パワー素子上下短絡防止の為のデッドタイムやキャリア周波数の影響による電流波形歪みや電流リップルが発生し、速度リップル／推力リップルの原因となる。
これは、特に小推力時に影響が大きい。
【０００３】
また、従来のリニア制御方式のリニアモータ駆動装置は、電流指令（推力指令）をパワーアンプ等のパワー素子でリニア増幅してリニアモータへ駆動電流を供給するが、リニア制御は、電流波形の歪みが小さく制御特性は良いが、損失が大きくエネルギー変換効率が悪い為、小推力用途に限られる。
【０００４】
更に、電流指令値（推力指令値）によりＰＷＭ制御（大推力時）とリニア制御（小推力時）を切換える駆動方法も提案されているが、ＰＷＭ駆動用のパワー素子及びモータ巻線の電流容量はリニアモータの最大電流が必要となり、また制御切換時のノイズや駆動電流の連続性にも問題がある。
【特許文献１】無し
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のリニアモータ駆動装置は、駆動方式としてはＰＷＭ制御方式あるいはリニア制御方式のどちらかであった。
【０００６】
ＰＷＭ制御は、エネルギー変換効率は良いが、パワー素子上下短絡防止の為のデッドタイムやキャリア周波数の影響による電流波形歪みや電流リップルが発生し、速度リップル／推力リップルの原因となる。
これは、特に小推力時に影響が大きい。
また、自身のスイッチングノイズが微少動作の安定性に少なからず影響する。
【０００７】
リニア制御は、電流波形の歪みが小さく制御特性は良好で、低速度リップル／低推力リップルであり、前記スイッチングノイズの発生もなく安定動作が可能であるが、損失が大きくエネルギー変換効率が悪い為、小推力用途に限られる。
【０００８】
更に、電流指令値（推力指令値）によりＰＷＭ制御（大推力時）とリニア制御（小推力時）を切換える駆動方法も提案されているが、ＰＷＭ駆動用のパワー素子及びモータ巻線の電流容量はリニアモータの最大電流が必要となり、また制御切換時のノイズや駆動電流の連続性にも問題がある。
【０００９】
本発明は、これらの課題を解決し、高効率と速度リップル／推力リップルの極小化を両立させるリニアモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決する為に、ＰＷＭ駆動用巻線と中性点出力を備えたリニア駆動用巻線の２巻線を持つリニアモータをエネルギー変換効率の良いＰＷＭ制御と電流波形歪みが小さく低速度リップル／低推力リップルのリニア制御を、前記切換方式ではなく並列駆動することによって、高効率と速度リップル／推力リップルの極小化を両立させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のリニアモータ駆動装置によれば、ＰＷＭ駆動用巻線と中性点出力を備えたリニア駆動用巻線の２巻線を持つリニアモータを、リニア制御とＰＷＭ制御の並列駆動することにより、一定速度時（小推力時）の低速度リップル／低推力リップルと加減速時（大推力時）の高効率運転が両立できる。
【００１２】
リニア駆動とＰＷＭ駆動を並列駆動する為、切換方式とは異なり制御切換時のノイズや駆動電流の連続性の問題も発生しない。
【００１３】
ＰＷＭ駆動のみ、または切換方式の場合に比べ、ＰＷＭ駆動用のパワー素子及びモータ巻線の電流容量が低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明のリニアモータ駆動装置の実施形態を示す概略構成図である。
リニアモータ２は、ＰＷＭ駆動用巻線３と中性点出力を備えたリニア駆動用巻線４の２巻線を持つ。
リニアモータ駆動装置１は、ＰＷＭ制御用のパワー素子５、電流検出器７１、電流アンプ８１、ＰＷＭ制御回路９とリニア制御用のパワー素子６、電流検出器７２、電流アンプ８２、及び電流指令（推力指令）をＰＷＭ制御用電流アンプ８１とリニア制御用電流アンプ８２に分配制御する分配回路１０で構成される。（コンバータ及び位置制御部、速度制御部は省略）
【００１５】
低速度リップル／低推力リップルが必要な一定速度時（小推力時）はリニア制御でリニア駆動用巻線４のみを駆動し、加減速時の大推力が必要な場合はリニア制御に加えＰＷＭ制御でＰＷＭ駆動用巻線３を並列駆動させる。
リニア駆動とＰＷＭ駆動の推力比率は、電流指令（推力指令）分配回路１０に設定された指令分配率に従って、電流指令として電流アンプ８１と電流アンプ８２に分配される。
例えば、２０％の推力まではリニア駆動として電流アンプ８２のみに指令を出力し、それ以上の推力が必要な場合は、必要推力からリニア駆動分２０％を引いた推力指令をＰＷＭ駆動として電流アンプ８１に出力する。
これによれば、一定速度時（小推力時）のリニア制御による低速度リップル／低推力リップルと加減速時（大推力時）のＰＷＭ制御の並列駆動による高効率運転が両立できる。
また、リニア駆動とＰＷＭ駆動を並列駆動する為、切換方式とは異なり制御切換時のノイズや駆動電流の連続性の問題も発生しない。
更に、前記リニアモータの最大推力を１００％とした場合、例えば２０％の推力まではリニア駆動のみとすると、ＰＷＭ駆動で必要な最大推力は８０％となり、ＰＷＭ駆動用のパワー素子及びモータ巻線の電流容量は、ＰＷＭ駆動のみ、または切換方式の場合の８０％で良い。
【００１６】
電流指令（推力指令）分配回路１０は、ハードウェア回路でもＣＰＵによるソフトウェア処理でも良く、また、指令分配率は、上位から自由に設定変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のリニアモータ駆動装置の概略構成図
【符号の説明】
【００１８】
１    リニアモータ駆動装置
２    リニアモータ
３    ＰＷＭ駆動用巻線
４    リニア駆動用巻線
５    ＰＷＭ駆動用パワー素子
６    リニア駆動用パワー素子
７１、７２  電流検出器
８１、８２  電流アンプ
９    ＰＷＭ制御回路
１０  電流指令（推力指令）分配回路
【図１】
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